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| 1 | 断层破碎带岩体突水灾害的蠕变﹣冲蚀耦合力学特性试验研究显示文摘为研究断层破碎带岩体突水灾变规律,开展破碎带岩体蠕变-冲蚀耦合力学特性的试验研究。发明并创新了渗透缸筒内壁周围注水与轴向应力加载的试验方法,突破了渗透作用下细小物质由四周向中心径向迁移的核心问题,开展多因素条件下的破碎带岩体流-固耦合试验,获得变质量突水过程中破碎带岩体的变形与渗流特征。试验结果表明,变质量突水过程可以分为初始期、冲蚀主控期、蠕变主控期3个阶段;其中,冲蚀主控期是决定变质量突水灾害萌发的关键时期,而蠕变主控期产生的岩体变形将导致围岩失稳灾害。在轴压和内径尺寸较大、水压和胶结强度较小的试样中,可观察到更加显著的蠕变效应;水压和内径尺寸较大、轴压和胶结强度较小的试样中,可观察到更加显著的冲蚀效应。轴压和胶结强度为破碎带岩体蠕变的主控因素;而轴压、水压、胶结强度与内径尺寸四者均对岩体冲蚀产生了较大影响。 | 马丹 段宏宇 张吉雄 冯秀娟 黄艳利 | 2021 | 岩石力学与工程学报2021，40，9： | 19 |
| 2 | 侧限条件下陷落柱破碎岩体的渗流特性研究显示文摘采动影响下陷落柱内部破碎岩体极易发生二次破坏,造成孔隙度和分形维数同时改变,致使其渗透率突变而引发突水灾害。基于此,现场开展陷落柱取样,按相同质量比配制陷落柱和石灰岩试样,测试并分析其孔隙度、分形维度以及渗透率在有侧限单轴压缩条件下的变化影响规律。研究表明:1)陷落柱和石灰岩试样的孔隙度均随轴压的增大呈指数衰减式减小,但陷落柱试样孔隙度的减小幅度比略大于石灰岩;2)当轴压小于6 MPa时,破碎岩体分形维数随轴压变化明显,尤其是陷落柱试样,其分形维数变化率可达18.5%,而石灰岩仅为9.3%;3)引入分形维度对破碎岩体渗透率与孔隙度的表达式进行修正,较好地描述了陷落柱在不同轴压下渗透行为的演化特征。 | 张勃阳 林志斌 吴疆宇 侯明姣 | 2020 | 采矿与安全工程学报2020，37，5： | 10 |
| 3 | 三轴应力下胶结破碎煤岩体渗流稳定性显示文摘岩块间胶结结构的破坏是陷落柱诱发煤矿突水事故的重要因素之一。为研究胶结破碎煤岩体在三轴承压下的渗流稳定性,分别制作10组含有不同级配结构的煤样,利用自主设计的三轴渗流试验系统对胶结破碎煤岩体的渗透率k、非Darcy流β因子和失稳临界值进行试验测定。结果表明:1)不同Talbot指数n所对应的胶结破碎煤岩体孔隙结构不同,承压变形时其渗透率与有效应力满足函数关系:k=aebσc,说明快速压密阶段主要影响的是初始孔隙率,后续结构重调整阶段骨架颗粒发生了剥落、破碎;2)当渗透率k下降到10^-10m^2以下、或非Darcy流β增加到106 m^-1时,都会引起渗流系统失稳,说明两者数量级的改变可诱发β因子突变到负值,其符号的变化可作为煤岩体渗流失稳的临界条件;3)高应力水平状态下,60%的级配结构在渗流过程中均出现失稳阶段,说明渗流参数是否满足βk2<3.90×10^-12m^3,可作为预测煤矿突水事故的重要依据。 | 张天军 庞明坤 彭文清 刘楠 黄耀光 | 2019 | 采矿与安全工程学报2019，36，4： | 5 |
| 4 | 循环供水式破碎岩石渗透试验系统显示文摘为克服现有破碎岩石渗透试验系统中间断供水、颗粒无法精确收集、自动化程度低等困难,设计了循环供水式破碎岩石渗透试验系统,主要由轴向加载及控制系统、渗透仪、渗透压力控制系统和数据采集系统4部分组成,其最大轴向荷载200 kN、最大渗透压力10 MPa,破碎岩石试样直径100 mm、高度150~200 mm。系统具有以下特点:设计交替供水装置,能够实现循环供水,用以研究渗透性强且孔隙结构调整周期长的破碎岩石;通过质量流量计与电子秤的配合,实现流失质量的实时收集;设置多套伺服控制系统并开发相应的控制程序,实现渗透试验过程的自动化控制。最后,通过破碎砂岩在压实过程中的渗透试验进行系统性能验证,试验结果表明该系统能够很好地满足试验需求。 | 郁邦永 潘书才 郭静那 张英 | 2020 | 煤矿安全2020，51，11： | 2 |
| 5 | 溶蚀作用对破碎泥岩渗透特性的影响显示文摘为研究溶蚀作用对破碎岩石渗透特性的影响,研制一种可测量质量流失条件下破碎岩石渗透特性的试验系统.在破碎泥岩的渗透试验中掺入岩盐模拟自然条件下存在的溶蚀现象,加速溶蚀过程.讨论溶蚀作用下破碎泥岩渗透特性的演化规律,分析溶蚀作用下渗透压力、岩盐质量和泥岩颗粒粒径对破碎泥岩渗透特性的影响.结果表明:溶蚀作用导致破碎岩石内易溶物质和细小颗粒的流失极易破坏岩样内部的孔隙结构和骨架结构,由此造成结构内部导水通道的扩大和渗透参数的突增.其渗透参数基本与渗透压力、岩盐质量和泥岩颗粒粒径呈正相关关系.且对于渗透压力较大、岩盐质量较高和泥岩颗粒粒径较大的岩样,由于溶蚀作用的存在容易发生更明显的导水通道扩大现象.此外,在岩样的渗流过程中,也存在由于颗粒迁移导致的导水通道堵塞造成的渗透参数逐渐减小的现象. | 吴疆宇 冯梅梅 陈占清 郁邦永 韩观胜 | 2019 | 哈尔滨工业大学学报2019，51，2： | 2 |
| 6 | 2种典型嵌挤骨架配比下混合煤样的渗透特性显示文摘基于轴向压缩位移控制法,利用破碎岩体渗透试验系统,测试了破碎煤样在采用单级嵌挤骨架和级配嵌挤骨架2种配比方式下,承压过程中的渗透特性。结果表明:级配嵌挤骨架煤样压缩过程中,随着20~25 mm含量的增高,渗透率出现明显的平稳变化阶段,说明大煤样颗粒对骨架具有显著的支撑作用,造成煤样内部有效孔隙通道保持平稳;以5~10 mm为主的单级配嵌挤骨架其渗透率远小于其他3组,说明小颗粒煤样对较大煤样颗粒之间的空隙具有良好的充填作用;2种配比方式下,孔压梯度与渗流速度两者之间的二次拟合系数都高达0.94以上,说明煤样压实渗流过程中都满足Forchheimer方程;通过建立的物理模型发现煤样压缩过程中存在侧向约束阻力,其值随轴向压缩位移、渗透压的增大而增大。 | 张天军 陈佳伟 武振虎 李宏斌 蒋兴科 彭文清 庞明坤 | 2019 | 西安科技大学学报2019，39，3： | 2 |
| 7 | 基于Talbot理论的断层破碎凝灰岩三轴渗透特性试验显示文摘为研究富水断层破碎凝灰岩在不同轴向位移、围压及渗透压条件下的渗流特性和渗流失稳基本特征,采用破碎岩石三轴渗流试验系统,开展三轴压缩条件下不同Talbot幂指数n的级配破碎凝灰岩渗流试验,得到破碎凝灰岩渗流特性参数及非线性渗流失稳特征,并研究渗流参数随孔隙率的演化规律。研究结果表明:1)在三轴应力条件下,不同幂指数n的级配破碎凝灰岩的渗透参数更加符合非线性Forchheimer关系,拟合度不低于99%。当幂指数n相同时,渗透率k随孔隙率φ_(0)增大而增大,非Darcy因子β随孔隙率φ_(0)增大而减小。β因子的绝对值反映了非线性渗流特征的强度,β因子为负值时,极有可能发生渗流失稳突变。2)当幂指数n为0.2和0.4时,级配试样在高应力及高水压条件下存在渗流失稳突变现象,利用雷诺数Re判断破碎凝灰岩试样在三轴应力条件下渗流紊乱程度,得到雷诺数的最大值为12.518。3)在三轴应力条件下,渗透率k随幂指数n和孔隙率φ_(0)增大而非线性增大,非Darcy因子β相应呈整体减小趋势。级配粒径越细小或孔隙结构越复杂,破碎凝灰岩渗流过程的非线性特征越明显。随着轴向位移与围压增大,渗透率k的量级为10^(−12)~10^(−13)m^(2),非Darcy流因子的量级为106~19 m^(−1)。 | 黄昌富 张帅龙 高永涛 吴顺川 周喻 孙浩 王文强 王悦 杨文志 | 2022 | 中南大学学报(自然科学版)2022，53，8： | 1 |
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